[發明專利]一種降低共模電壓的電機系統及其濾波器參數確定方法

在審

• 申請號: 202210987663.1
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115313963A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張曉晨;張靜;顧春陽;李靜;趙偉鐸;王志強
• 申請（專利權）人: 寧波諾丁漢大學
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M1/00;H02M1/12;H02M1/44;H02M7/48;H02P25/022;H02P25/16
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 高瑞霞

本發明涉及一種降低共模電壓的電機系統及其濾波器參數確定方法，電機系統包括M相電壓源逆變器以及M相永磁同步電機，M相永磁同步電機包括M個濾波器支路以及M個電機支路，所述M個濾波器支路的輸入端分別對應與M相電壓源逆變器的每一相連接，M個濾波器支路的輸出端分別與其位于同一相繞組中的電機支路的輸入端連接，每個電機支路的輸出端相互連接在一起，所述M相永磁同步電機還包括M個無源支路，每個濾波器支路的輸出端與電機支路的輸入端的連接處均通過引出抽頭來連接一個無源支路的輸入端，該結構可以通過集成共模電壓濾波器濾除共模電壓的同時，減輕了整體系統的體積，從而提升了系統的功能密度、使用壽命以及可靠性。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機技術領域，尤其是涉及一種降低共模電壓的電機系統及其濾波器參數確定方法。

背景技術

以脈寬調制策略為核心的逆變器驅動技術廣泛應用于交流電機驅動系統中，但其產生的共模電壓會對電機驅動系統的性能產生負面影響，使整個電機驅動系統的性能降低，可靠性下降，故障率上升，制約逆變器系統長期穩定運行。同時隨著電力電子技術的發展，功率器件的開關頻率和電機驅動系統的電壓等級的升高，共模問題的危害被進一步放大。

電機中的雜散電容形成的回路和共模電壓共同作用在電機的轉軸上產生軸電壓，使電機的軸承受到損壞，縮短軸承的使用壽命。由共模電壓引起的漏電流，作用于定子繞組上時會加快線圈的絕緣老化。同時該漏電流會引起的繼電器的錯誤響應，觸發電路的保護機制，導致斷路。共模EMI的產生會增加電機驅動系統的電磁干擾，影響周圍的電子設備的正常運行。因此，在電機驅動系統中抑制共模電壓具有重要意義。

現有技術中，為了滿足電機驅動系統對共模電壓抑制的需求，通常采用的是在逆變器和電機之間加入共模濾波器的方法，但是該方法會顯著提升系統的體積和重量，從而降低了系統的功率密度。

綜上所述，研究和開發降低共模電壓的集成繞組結構對于提升電機驅動系統的使用壽命和可靠性和功率密度是有重要意義的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠抑制共模電壓、提升系統功率密度，并且延長使用壽命的集成有共模電壓濾波器的降低共模電壓的電機系統及其濾波器參數確定方法。

第一方面，本發明所采用的技術方案是，一種降低共模電壓的電機系統，包括系統本體，所述系統本體包括M相電壓源逆變器以及與M相電壓源逆變器連接的M相永磁同步電機，所述M相永磁同步電機的每一相中的繞組均被分為兩部分，其中一部分繞組作為濾波器支路，另外一部分繞組作為電機支路，即M相永磁同步電機包括M個濾波器支路以及M個電機支路，所述M個濾波器支路的輸入端分別對應與M相電壓源逆變器的每一相連接，M個濾波器支路的輸出端分別與其位于同一相繞組中的電機支路的輸入端連接，每個電機支路的輸出端相互連接在一起，所述M相永磁同步電機還包括M個無源支路，每個濾波器支路的輸出端與電機支路的輸入端的連接處均通過引出抽頭來連接一個無源支路的輸入端，M個無源支路的輸出端同時連接到M相逆變器的直流母線中點上，所述無源支路包括電阻R_f以及與電阻R_f串聯的電容C_f。